31600字硕士毕业论文电力系统模型论文:基于故障树和神经网络理论的电力系统设备故障诊断系统的设计与实现

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：31600字

论点：电力系统,电力,故障

论文概述：

本课题的研究目的是如何将故障树分析方法和神经网络技术应用于电力系统设备故障诊断，并建立一个具有一定智能化的电力设备故障诊断系统，向管理人员提供一个统一、开放而友好的监控平

论文正文：

第一章是关于情绪

1.1主题的来源和背景
电力资源一直是一个国家的经济命脉和核心资源。随着中国经济的蓬勃发展，对电力资源的需求日益增加。传统的电力运行模式面临着空之前的挑战。高效、稳定、可靠的电源逐渐成为电力用户的共同需求。从全国范围来看，中国目前的电力仍然处于相对较短的状态，特别是在夏季，一些地区的电力负荷急剧飙升，导致电力短缺事故，这种情况甚至更加严重。对于庞大的输电系统，越来越复杂的变电系统的管理和调度，输电网络设备的种类大大增加，不可预见的自然灾害和操作失误也大大增加了正常供电的负担。电力作为国家的战略资源，不仅关系到国家的经济生产和人民日常生活质量的提高，而且供电中断会造成巨大的经济损失。此外，它可能引起社会恐慌，并对国家安全构成巨大威胁。
在各种因素的综合作用下，电网存在不可预测的故障。如果运行部门不能及时调度，做出错误决策，将会在很大程度上造成大面积停电。目前，中国正在进行全国电网改造，实现全国联网和厂网分离。但是，由于外部因素和电网建设融资的影响，骨干网仍然不能满足负荷增长的需要，不能保证电力系统的安全运行。网络互联仍然存在线路少、集中单线走廊、线路承载能力小等不良现象，导致电力通道输电流量增加，运行隐患巨大。1965年3月美国东北部的停电导致纽约市和东北部六个州停电，也影响了加拿大安大略省。停电负荷为21000兆瓦，停电面积为20万平方公里，最大停电时间为13小时。1996年7月和8月，美国西部发生了两次大规模停电。1990年9月，中国广东发生停电。220千伏线路短路故障导致7座发电厂发生故障，13座220千伏线路跳闸，11座220千伏变电站停电，约占广州负荷的2/3，佛山负荷的1/2，韶关、清远、肇庆全部负荷被切断。最近最重大的电力事故发生在2003年8月15日北京时间凌晨4点左右(东部时间下午4点)，发生在美国的纽约、底特律、克利夫兰、多伦多和渥太华，造成5000万人的生命受到影响，数百亿美元的经济损失。类似的大规模停电造成了巨大的经济损失。这些实例表明，确保电网安全可靠运行和快速准确的故障排除及处理技术研究的紧迫性，这将是电力系统面临的一项重大任务和挑战。目前，各级电网调度中心都配备了监控系统和应急管理系统。当输电网突然发生故障时，相应的数据监控设备会产生报警信息，如开关跳闸、自动保护装置动作、欠压、过流、设备过载等信息，并通过专用网络传输到电力调度中心。特别是当整体结构庞大的输电系统发生故障、电网发生复杂故障或自动装置动作异常时，会产生大量故障报警信息，并在短时间内到达控制中心。这包括大量由保护或断路器误操作、误操作、通道传输干扰误差、保护动作时间偏差等因素引起的不确定性的知识和数据。
面对如此复杂的报警信息，电力调度人员应快速准确地找出故障来源，判断故障类型，并进行正确的故障处理。缺乏专业素质和心理压力可能导致误判和误操作，这有可能扩大故障范围，延长恢复时间。随着三峡等大型电站的建成、西电东送和全国联网，以及厂网分离的进一步推进，我国将拥有超大型的输变电联合调度系统，这对电网的监测和安全预警提出了更严峻的挑战。在此背景下，开展电力系统故障诊断的理论研究，开发具有工程实用性的专用诊断系统，作为电力运营商拓宽决策者信息获取渠道、提供可配置决策建议的辅助工具，对于构建高度稳定、可靠、高效的电力运行模式具有重要意义。

1.2国内外研究现状
美国电力研究所(EPRI)早在1982年就开始了火电厂设备早期故障检测技术的研究。2004年，EPRI发布了世界上第一个将通信和电力系统集成到智能电网中的综合技术标准智能电网架构。智能电网架构源自EPRI的综合能源和通信系统架构(IESCA)。其目的是为计算机数据通信和分布式计算开发一个开放的、基于智能设备的应用程序，作为电力设备和部件的集成技术标准系统。该系统基于电力行业的标准基础设施。利用网络通信技术和分布式计算技术，为系统开发提供互操作性基础，有助于电力系统的数据监控。EPRI在电站性能监测和诊断方面一直处于领先地位。此外，西屋公司。Inc .还于1976年开始了电厂计算机诊断技术的研究，1980年开发了小型电机诊断系统，1981年进行了电厂人工智能故障诊断专家系统的研究，1984年进入工程应用，1990年发展成为大型电厂在线监测与诊断系统(AID)，即汽轮发电机组智能故障诊断专家系统。

第二章电力系统故障模式分析

2.1电力系统的组成和电网分析方法
电力系统是由电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是一个将一次能源转化为电能并向用户输送和分配的统一系统(见图2-1)。输电网和配电网统称为电网，是电力系统的重要组成部分。发电厂将一次能源转化为电能，通过电网将电能传输和分配给电力用户的电气设备，从而完成电能从生产到使用的全过程。电力系统还包括继电保护装置、安全自动装置、调度自动系统、电力通信和其他相应的辅助系统，以确保安全可靠的运行，一般称为二次系统。输电网是电力系统中电压水平最高的电网。它是电力系统中的主网络(以下简称主网络)，起着电力系统骨架的作用，因此也可以称为电网。
在现代电力系统中，既有UHV交流输电，也有UHV DC输电。这种传输系统通常称为交流/DC混合传输系统。为了克服交流高压输电系统的稳定性问题，解决某些特殊情况下(如海底电缆传输等)的经济传输问题。)，高压直流传输技术也得到广泛应用。因此，出现了交流/DC混合电力系统或互联电力系统。中国电力系统采用220千伏、330千伏和500千伏UHV交流输电网，DC UHV输电线路最高电压为500千伏。最大传输距离约为1000公里，传输功率可达1000兆瓦(500千伏电压)。配电网是将电能从中枢变电站直接分配给用户区域或用户的电网。其功能是将电能分配到配电站，然后向用户供电。一些电能也不通过配电站直接分配给大用户，由大用户的配电装置分配。配电网一般分为高压、中压和低压配电网。在中国，高压配电网的电压一般为35千伏、65千伏和110千伏；。中压配电网电压一般为6 kV ~10 kV(国际上也有20kv)；低压配电网电压为三相四线制380 /220伏。

第三章电力系统故障诊断流程................26-37
3.1电力系统故障诊断流程................26-29
3.1.1变压器故障原理................27
3.1.2变压器在线数据监控技术................27-28
3.1.3变压器故障诊断................28-29[/比尔/] 3.2诊断算法分析................29-35 [/BR/] 3.3本章概述................35-37
第四章电力系统故障诊断协助分为................37-50 [/BR/] 4.1电力系统监控技术和标准系统................37-45 [/BR/] 4.2监控和数据采集系统................45-48[/溴/] 4.3本章概述................48-50
第五章系统功能设计和模块划分................50-59
5.1系统描述和功能分区................50-51
5.2故障树分析组件................51-55 [/BR/] 5.2.1故障树模型建立模块................52-54
基于经典知识库5.2.2基于故障树的诊断分析模块................54-55 [/BR/] 5.3故障分析组件................55-57
基于人工神经网络5.4其他主要组件................57-58 [/BR/] 5.4.1认证模块................57-58 [/BR/] 5.4.2查询模块和其他................58
5.5本章概述................58-59

结论

电力系统是该国经济和技术的命脉。电力系统日益庞大复杂的拓扑结构给安全稳定的供电带来了极大的困难。电力系统的故障如果不及时、妥善的维护，将会造成巨大的经济损失和负面的社会影响。确保正常供电已成为当务之急。经过研究，本文对电力系统故障诊断进行了梳理，并给出了系统实现。本文的主要成果如下:
(1)电力系统故障模式分为输电网络故障、变压器故障、断路器故障等。，并分别给出了简要的故障机理分析，重点是单向短路冲击电流分析和变压器绝缘油气谱分析(DGA)法确定故障原因的机理。正确的故障模式和机理分类是故障诊断可靠性的有力保证。
(2)分析了电力系统常见的故障诊断算法，包括经典知识库的故障树分析和基于神经网络的故障分析。给出了故障树分析的定性和定量算法，着重介绍了常用神经网络模型如神经网络、径向基函数网络和霍普菲尔德网络的特点，并给出了相应的动作函数选择原则。
(3)介绍了与电力系统相关的技术体系和标准，包括采集和监控工业现场信息的SCADA系统、电力系统数据转换标准的IEEE COMTRADE标准、EPRI提出的电力设备和通信设备集成技术体系智能电网(IntelliGrid)，是建设配电系统的有力参考标准。
(4)介绍了系统的功能划分和主要模块功能，并分析了相应的实现方案和数据链。介绍了该技术系统的特点和选择，并采用了。NET技术构建数据层、逻辑层和表示层分离的诊断系统。

参考
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